手机网站
手机网站
k先生最近买了新能源车，可充电的问题一直很烦恼。
充电桩规格为五花八门，其间的差异不仅在于电气接口，充电的通信协议也各不相同。
上个月还轻松行驶了600公里，为什么一个月跑不了580公里呢？新能源汽车进入市场以来，电池的寿命一直受到消费者的批评，过充电是其重要原因之一。
如何给电动汽车安全充电，充电过程中的异常监视，例如地线断开是非常重要的。
图1新能源汽车相关测试技术
摘要:
汽车零部件独立测试的概念与模型
汽车充电设备测试技术与方案
第一部分:汽车零部件独立测试的概念与模型
首先，以“变频器”为例，介绍汽车零部件独立测试的概念。 并介绍了针对电动汽车和电动汽车充电设备的整个生态系统构建的测试解决方案。 现在，如果开发电气传动系统的零部件，之后打算进行验证测试的话，会面临一些课题。 例如，“如何确保此部件满足复杂系统的要求？ "在此，"复杂"是指在这些部件上不仅连接高压电源，还连接低压通信。 如何运行这样的测试？
图2的照片来自宝马I 3
大多数人不是在其他零件齐全后才开始，而是想马上测试自己的变频器。 为了削减开发时间和成本，开发人员在电动机系统开发完成之前大多不进行这个测试。 另外，同样重要的是“如何在零件发生故障时也能正常工作？ 怎样测试零件的故障？ ’例如，如果所连接的部件可能出现故障，如何进行测试？ 这些是进行部件独立测试时面临的主要课题。
以电动汽车BMWI3为例进行说明，该车有不同的部件，一部分部件连接在一起。 例如，由于该变频器在后侧，其下有电动机，所以变频器和电动机非常接近。 假设没有电机和电池组时，测试变频器，只测试变频器本身。 要测试变频器，必须使用所谓的“马达模拟器”( MachineEmulator )代替马达。 邻接的电池也必须用该电池模拟器代替，如图所示，被称为“动态直流电池模拟器”( DynamicDCEmulator )。 同样，在低压下，必须模拟汽车的信号。 在现有模型中，可以模拟道路场景，也可以模拟MatlabSimulink模型和其他模型的循环运行情况。
图3汽车零部件测试V-Model
使用PowerHiL系统进行车辆模拟。 “电机模拟器”可以模拟不同的电机。 可通过不同的参数设定模拟同步电机、异步电机或想要模拟的其他种类的设备。 电机可以是三相，六相，也可以是实验所需的其他类型。 在DC (直流)侧，电池组模拟器可以设定模拟器的内阻，配置电池的动态特性，向变频器的两端提供必要的信号。 这意味着模拟实际连接到汽车的零件。 希望该方案使用模拟器而不是逆变器，以便车内的逆变器及其连接的所有设备都能够进行模拟。
这个例子表明了这一点，所有的参数都可以灵活配置，只需要更换模拟器内的模型。 开发零件时，设计者可能会根据「V-Model」执行这些作业。 这意味着对定制的要求最终将达到系统检测测试。 系统和部件设计完毕后，必须对它们进行测试。 也可以用“低压HiL”进行测试。 即，可以测试包括CAN通信、电源及I/O信号、安全信号的逆变器的通信部分。 这使您能够执行大量故障测试。
第二部分:汽车充电设备测试技术与方案
电动汽车和插电式混合动力汽车( EV、PHEV )的发展和推广取决于充电基础设施(充电桩或充电箱)的广泛铺设和使用。 由于最近发布的一些标准和相关领域经验不足，EV和EVSE之间经常发生相互干扰。
图4KEYSIGHTScienlab充电测试系统
充电基础设施与HEV或EV之间的充电过程是一个复杂的生态系统，涉及很多相关人员:汽车制造商( OEM )第三方检测手段充电基础设施(例如充电桩或充电箱)的制造商载体或工厂。 电动汽车供电设备( EVSE )的互操作性对于服务提供商的运营和确保最终用户的驾驶体验至关重要。 充电设施在进入市场前，必须满足许多要求。 除正确的通信能力外，功率是第一考虑因素。
图5的CDs (电荷耦合系统)可以是统一的验证平台
其他问题需要满足HEV、EV、充电接口、与电力网络的兼容性以及不同的国际标准。 还要彻底测试这个复杂的生态系统的许多“充电部件”。 这些组成部分包括:
充电电缆
车载充电器和/或逆变器
HEV/EV电池组
相关的电池组管理系统
图6显示的是实际环境下的“车载充电器”。 车载充电器通过充电电缆与充电桩( EVSE )连接。 车载充电器和充电桩之间的通信线路相连。 右侧是车内的电池组。 充电器本身处于特定的环境条件下与冷却系统连接。
图6车载充电器
上面是与电源、电子控制装置的CAN通信、安全切断信号等安全的I/O。 因此，必须用适当的系统来代替充电桩( EVSE )，不仅包括电力流，还包括通信。
右侧的电池可以用“电池模拟器”替换。 如上所述，在模拟环境中，这里的电池已被电池模拟器所取代。 那条直流线路与车载充电器连接。 车载充电器与环境内的调节装置和冷却器连接。
0
图7车载充电器测试环境
交流侧需要两个部件。 一个部件是“交流模拟器”，该模拟器能够模拟世界各个国家和地区的电网，满足各种应用需要。 CDS (即“充电测试系统”)还可以模拟不同的充电通信协议。
中国、CDS可以模拟GB/T标准的充电通信协议，交流模拟器可以模拟中国的电网。 ( EVSE )不仅包括功率流，还包括通信。
日本、CDS可以模拟日本的电网，直流模拟器可以模拟CHAdeMO标准。
欧洲和美国、交流部件基本相同，采用的标准为CCS，即组合充电系统。
图8与目前市场上主要的充电电接口和通信协议兼容
所有这些都由HiL系统控制。 HiL系统控制直流模拟器或交流模拟器和充电测试系统。 车载充电机的环境条件不同。 在这一点上，具有仅通过变更软件的参数就能够变更车载充电器的边界条件的优点。 这不仅适用于具体的测试用例，车载充电器实际发生故障时，如果连接真正的电池和真正的充电桩，则几乎无法确认故障源，模拟很困难。
图9HiL测试环境的组成部分
除HiL系统外，该系统还具有可视化、数据存储和自动化功能，可提供重复运行的具体测试用例。 您可以随时运行同样的测试。 这意味着，如果发现车载充电器有问题，可以对其进行验证，或者更新软件并运行相同的测试，以确定车载充电器是否已解决故障。
图10ChargingDiscovery系统体系结构
为了测试充电接口，必须采用两个优秀的部件。 其中之一是充电测试系统( CDS )。 这是灵活的通信接口，EV (电动汽车)、EVSE (充电站)也可以作为EV (电动汽车)、EVSE (充电站)的“中间监听器”进行测试。 这里的“中间环节”是指监听测试中充电桩与汽车之间的通信。
该系统可支持所有标准通信协议、北美和欧洲采用的CCS、中国GB/T和日本CHAdeMO。 CDS与双向电源(负载)(直流和交流)的高性能相结合，可灵活地测试充电接口遇到的各种测试用例。 如果充电桩或电动汽车测试人员不需要HiL系统，则只需CDS和电源或负载即可完成测试。 因此，此方案还提供了chargediscover软件。
图11chargecoupleddevice软件接口
由于此软件可以在普通WindowsPC上运行，因此测试人员可以创建各种测试用例进行广泛的测试，也可以在测试编辑器中创建自己的测试。 同时，该软件提供成千上万的不同标准测试用例，这些用例参照世界各地的不同标准。
通过该软件，意味着CDS可以针对不同的应用进行部署，这意味着在能够模拟电动汽车和充电桩EVSE或者能够用作“中间环节”的所有监听系统都能够测试充电接口的通信协议。 可以对PMW信号进行分析，并可以测试动力线的性能，包括动力线的连接。 还可以测试EV和EVSE之间的互操作性。 互通性是指EV和EVSE之间可以进行互通和充电。 如果不希望对每个EV和EVSE执行此操作，则系统已经定义并提供标准化测试用例。 事实上，整个解决方案提供了成千上万个不同的测试用例来测试EV和EVSE，并且可以在确认标准后测试互操作性。
图12模块化、可扩展的设计支持实验室测试和移动测试
此外，该系统采用模块化、可升级的结构，因此还可以进行扩展。 您可以将CDS用作移动解决方案来执行外场分析任务，也可以在实验室中执行非常全面的测试程序。 我刚才说明了系统的灵活性。 如幻灯片所示，在背景下观察到EMC暗室和黑暗室外的巨大电源。 进入暗室的电力达到数兆瓦，开发人员可以在EV电动汽车充电时进行测试，不用充电桩就能测量EMC的特性。 充电桩不必放在EMC暗室里。 反过来操作也可以。 利用CDS和电子负荷可以模拟暗室外汽车。 在暗室内部，使用充电桩观察系统充电时充电桩的EMC特性。 同样，可以逐个测试部件。 这对测试用例非常实用和吸引人。
图13实际引入的CDS测试系统支持EV电动车充电时的测试
还可以看到上述车载充电器测试。 左侧可以看到中间部分的拦截情况。 后面有充电桩。 看见汽车。 在CDS之间，只是观察充电桩和汽车间的通信。
最重要的是明确测试的目的吗？ 你想实现什么样的目标？ 有了这些信息，您可以选择具有适当组件的适当系统，并将这些系统联系起来，以便有效地进行测试。
图14CDS现场实测照片
